吸附模式对有机物光催化降解的影响3.MEA-Langmuir-Hinshelwood光催化降解动力学方程

传统的Langmuir-Hinshelwood方程式不能定性、定量地解释H-酸在TiO2表面的吸附平衡常数KL与其在TiO2悬浮液中的光催化降解速率r之间的关系.这是因为在实际测定中,吸附平衡常数KL一般是通过给定有机物的平衡吸附量和平衡浓度而求得的.这样的KL不能表达给定有机物不同吸附模式吸附力的差别.因而以往的理论方法不能描述吸附力对光催化降解动力学的影响,而只能描述吸附量对r的影响.亚稳平衡态吸附(MEA)理论认为,同一吸附质在相同的热力学条件下可以不同的MEA态(包括同一溶质的不同吸附构型/模式)达到实际的吸附终态.从MEA的概念对Langmuir-Hinshelwood模型进行半经验性修正,可以较好地描述吸附量和吸附力(吸附模式)共同对H-酸在TiO2悬浮液中光催化降解动力学的影响.     

吸附模式对有机物光催化降解的影响1.H-酸在TiO2表面的吸附模式

H-酸萘环上含有的两个磺酸基团,在水溶液中可以解离一个或者两个.pH 2.5条件下,主要有一个磺酸基团解离,此时,H-酸通过一个磺酸基团吸附在TiO2表面,占位小,饱和吸附量大,但吸附键较弱,吸附较可逆.pH 5.0条件下,主要有两个磺酸基团解离,此时,H-酸通过两个磺酸基团吸附在TiO2表面,占位大,饱和吸附量小,但吸附键较强,吸附不可逆性较强.这种吸附模式的差异是导致H-酸在不同pH条件下饱和吸附量和吸附不可逆性差异的根本原因,也是导致不同pH条件下H-酸具有不同光催化降解途径的重要原因.     

吸附模式对有机物光催化降解的影响2.H-酸在TiO2表面的光催化降解途径

水溶液中H-酸通过磺酸基团吸附在TiO2表面,UV照射TiO2所产生的自由基首先进攻吸附在TiO2表面的磺酸基团,从而进一步导致萘环开环.pH 2.5条件下,虽然饱和吸附量较大,但由于H-酸仅通过一个磺酸基团吸附在TiO2表面,过程中产生的硫酸根速率较慢,最终的光降解速率也较慢.pH 5.0条件下,虽然饱和吸附量较小,但由于吸附在TiO2表面的两个磺酸基团同时受到来自TiO2表面自由基的进攻,过程中产生的硫酸根速率较快,最终的光降解速率也较快.吸附模式的差异是导致H-酸在不同pH值条件下光催化降解途径和速率差异的关键因素.     

SO2-4/TiO2表面的酸性对其光催化性能的影响

采用Na2CO3溶液将SO2-4/TiO2表面的SO2-4洗脱下来,用热重(TG)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附的红外光谱等手段,分析洗脱前后SO2-4/TiO2表面的酸量和酸类型的变化;在相同晶型、结晶度和吸光特性条件下,考察了SO2-4/TiO2表面的酸性对Cr(Ⅵ)光催化还原效率的影响.结果表明:SO2-4/TiO2表面同时存在Lewis酸位和Bronsted酸位,通过Na2CO3溶液降低SO2-4/TiO2表面的酸量并去除Bronsted酸位后,其对Cr(Ⅵ)的光催化活性显著降低.     

沉积贵金属Pt的Pt/TiO2膜利用可见光催化降解苯酚

采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿纳米TiO2光催化材料,并用化学还原法还原氯铂酸溶液(H2PtCl6·4H2O)制备Pt胶体,然后滴涂在制备好的锐钛矿纳米TiO2基片上即对其进行贵金属修饰,从而得到纳米光催化材料Pt/TiO2膜.采用XRD、XPS、UV-Vis和SEM等手段对其表面理化特性进行了表征.以苯酚溶液为光催化降解...     

TiO2/活性炭催化剂对4-CP的吸附和光催化活性

采用常压金属有机物化学气相沉积技术在活性炭表面沉积构成纳米TiO2催化剂,XRD分析表明,沉积在活性炭表面的TiO2为锐钛矿晶型.TEM分析表明负载量为8%(wt)时,TiO2颗粒的粒径为10-20nm;载体负载前后BET面积仅改变了6%,表明负载TiO2后对活性炭的结构影响不大.利用Langmuir-Hinshelwood动力学模型探讨了TiO2/活性炭催化剂对4-CP的吸附行为和光催化活性之间的关系,求出4-CP降解反应速率常数Kr,在紫外光照条件下催化剂对4-CP的吸附明显增强.     

双酚E在分子识别作用下的光催化降解

研究了经分子识别后的双酚E在TiO2光催化体系中的光降解行为,结果表明:双酚E能与β-环糊精形成稳定的包结物,其包结常数为7.83×103 L·mol-1,经β-环糊精分子识别后双酚E的光催化降解效率可以提高26%,同时研究了双酚E光降解的动力学规律及pH值和β-环糊精浓度对双酚E光降解的影响.β-环糊精对双酚E光催化降解的促进作用源于β-环糊精促进双酚E在TiO2表面的吸附.     

氨及其氧化产物对TiO_2/ACF光催化降解甲苯的影响

利用自制的复合材料二氧化钛/活性炭纤维(TiO2/ACF)和自行设计的环境模拟舱,对吸附在TiO2/ACF上的甲苯和氨进行了光催化降解研究。重点考察了氨及其氧化产物对甲苯光催化降解的影响。结果表明,在254 nm紫外灯照射下,氨与甲苯产生竞争光催化降解效应,甲苯光催化降解效率降低;NO2-和NO3-是氨光催化氧化产物,NO2-进一步氧化抑制甲苯降解,而NO3-的存在对甲苯降解没有明显影响;氨及其氧化产物均未导致催化剂失活。     

SO4^2-／TiO2表面的酸性对其光催化性能的影响

采用Na2CO3溶液将SO4^2-／TiO2表面的SO4^2-洗脱下来,用热重（TG）、NH3程序升温脱附（NH3-TPD）和吡啶吸附的红外光谱等手段,分析洗脱前后SO4^2-／TiO2表面的酸量和酸类型的变化;在相同晶型、结晶度和吸光特性条件下,考察了SO4^2-／TiO2表面的酸性对Cr（VI）光催化还原效率的影响．结果表明：SO4^2-／TiO2表面同时存在Lewis酸位和Bronsted酸位,通过Na2CO3溶液降低SO4^2-／TiO2表面的酸量并去除Bronsted酸位后,其对Cr（Ⅵ）的光催化活性显著降低．     

载钛活性炭纤维的制备及其对水中罗丹明B的光催化降解

通过溶胶凝胶法制备载钛活性炭纤维(TiO2-ACF)复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收(UV-Vis)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)对TiO2-ACF进行了表征,并研究了TiO2-ACF对水中罗丹明B的光催化性能.结果表明,煅烧温度为400—600℃时,负载在ACF上的TiO2为锐钛矿型,当煅烧温度上升到700℃时,TiO2开始出现金红石型,600℃时煅烧制备的TiO2-ACF对水中罗丹明B的降解效果最佳;TiO2-ACF对罗丹明B的吸附能力比ACF低;但是在紫外光条件下,60 min后TiO2-ACF对罗丹明B的降解率比ACF、TiO2对罗丹明B的降解率分别高8.6%和16.2%,TiO2-ACF表现出较高的光催化活性.     

SO_4~(2-)/TiO_2光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

将溶胶-凝胶法制备的SO42-/TiO2在不同温度下焙烧得到了具有不同特性的催化剂,用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、静态吸附等手段对催化剂进行了表征.研究了不同特性的SO42-/TiO2催化剂光催化还原Cr(Ⅵ)的行为,并对其影响因素进行了分析.结果表明:SO42-/TiO2在300-600℃下焙烧均具有较高的催化效率,而在700℃及800℃下焙烧其催化活性显著降低.SO42-/TiO2的这种催化特性是由其吸附性能、晶相组成及表面酸量决定的.     

复合光催化剂(TiO2/多壁碳纳米管)制备工艺条件对甲基橙光催化降解动力学的影响

采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备了多壁碳纳米管(MwCNTs)负载纳米TiO2的复合光催化剂(TiO2/MWCNTs).以偶氮类染料甲基橙为模拟污染物,研究不同制备工艺参数的复合光催化剂对甲基橙的光催化降解动力学的影响.对TiO2/MWCNTs的表征结果表明,纳米TiO2较好地分散在多壁碳纳米管表面;随着温度的升高,复...     

活性炭的光催化再生机理

通过研究催化剂的改性、再生温度、外加氧化剂对活性炭光催化再生反应速度的影响,结合光催化与活性炭的吸附理论,分析了活性炭的光催化再生机理．研究表明,活性炭的光催化再生由三个准一级反应组成．再生初期,再生反应速度由TiO2光催化降解吸附质的速率决定;反应的第二个阶段由光催化反应速度和吸附质的解吸速度共同决定;再生后期,再生反应速度由吸附质在活性炭上的解吸速率所决定．活性炭表面及其大孔内负载的Ti0：是使苯酚降解转化分解为无机物的降解中心．正是由于降解中心的存在及其表面苯酚浓度趋于零的状态,使得已吸附于活性炭孔内的苯酚不断向这个中心扩散,形成活性炭孔内苯酚的浓度差．在浓度差的作用下,扩散作用持续进行,导致活性炭内吸附位的逐步空出,从而实现活性炭的光催化再生．     

AgI/TiO2催化剂的焙烧处理及其可见光催化活性

常温下以TIO2为载体,使用沉积-沉淀法合成了具有不同AgI负载量的AgI/TiO2合光催化剂,并研究了焙烧处理对AgI/TiO2在可见光下(λ＞420nm)催化降解甲基橙(MO)的影响.结果表明,焙烧处理有效提高了AgI/TiO2的光催化性能,当焙烧温度高于200℃时,AgI/TiO2的光催化活性接近并达到最大值.当负载的AgI与TiO2的物质的量之比为0.15时,AgI%TiO2光催化降解MO的效率最高.XRD和UV-Vis测试表明焙烧处理提高了光敏组分AgI混晶中的γ相含量,拓宽了AgI/TiO2在可见光区的吸收范围,提高了光催化活性.     

磺胺甲噁唑在磷钨酸/二氧化钛复合膜上的光催化降解

以典型抗生素类药物磺胺甲噁唑(SMZ)为目标物,模拟太阳光下研究其在磷钨酸/二氧化钛(H3PW12O40/TiO2)复合膜上的光催化降解行为,并对其可能的降解机理进行探讨.通过一系列的条件实验确定H3PW12O40/TiO2复合膜光催化降解SMZ的最佳实验条件为:H3PW12O40掺杂量为7.7%、污染物初始浓度为50 mg·L-1、溶液pH值为5.5.此时,H3PW12O40/TiO2复合膜表现出最强的光催化活性,其动力学常数为0.453 h-1,为纯TiO2膜的3.0倍;模拟太阳光照射12 h后,复合膜对SMZ的矿化度可达66.6%,是纯TiO2膜的1.25倍.     

SO2-4/TiO2光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

将溶胶-凝胶法制备的SO^2-4／TiO2在不同温度下焙烧得到了具有不同特性的催化剂,用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、静态吸附等手段对催化剂进行了表征,研究了不同特性的SO^2-4／TiO2催化剂光催化还原Cr(Ⅵ)的行为,并对其影响因素进行了分析,结果表明：SO^2-4／TiO2在300—600℃下焙烧均具有较高的催化效率,而在700℃及800℃下焙烧其催化活性显著降低,SO^2-4／TiO2的这种催化特性是由其吸附性能、晶相组成及表面酸量决定的。     

纳米TiO2薄膜光催化降解橡椀栲胶的研究

以Ti(OC4H9)4为原料,溶胶-凝胶法制备纳米TiO2 薄膜,用原子力显微镜(AFM)观察了纳米TiO2薄膜的形貌,X-射线衍射(XRD)考察相同条件下粉体的相结构.研究水中橡椀栲胶的光催化降解行为.结果表明,橡椀栲胶的降解可用Langmuir-Hinshelwood方程来描述,即浓度较高时,栲胶降解液的光催化降解符合零级动力学方程;浓度较低时,栲胶降解液的光催化降解符合一级动力学方程.外加H2O2对橡椀栲胶的光催化降解有极大的促进作用,但这种促进作用会因为光生电子效率的影响而有一个极限值.在远离橡椀栲胶溶液等电点的起始pH值条件下光催化降解效果较好,且在碱性条件下的降解速率高于酸性条件下的降解速率.     

纳米Ti02多孔微粒阳光催化降解活性艳蓝染料

首次利用高分子悬浮聚合与溶胶—凝胶法相结合的技术，成功地制备不同孔结构的TiO2多孔微粒，并对其光催化降解活性艳蓝KN—R的染料溶液PH、无机阴离子、光强、通空气等影响因素进行了系统研究。结果表明：强酸性条件有利于染料在催化剂表面的吸附，而强碱性条件有利于催化反应的进行；常见无机阴离子cl^-、so4^2-，对染料降解有不同程度的抑制作用；染料降解效率随光强增加而提高；光降解动力学结果表明：TiO2多孔微粒对活性艳蓝KN—R染料的光催化降解反应符合一级反应动力学；降解时持续通空气有利于降解效率的提高。实验证明所制得的微粒具有良好的光催化降解效果和重复使用性能。     

光催化氧化（UV+TiO2）法处理印染废水生化出水及其各类有机物去除

采用UV+TiO2光催化氧化法处理印染废水生化出水,考察了反应时间、TiO2投加量以及初始pH对反应的影响,结果表明,TiO2投加量800 mg·L-1,反应时间8 h,反应pH为原水pH(6.5～8.0),在此操作条件下,ADMI7.6、DOC和COD的去除率分别为86%、20%及46%;选取两组反应条件,对其进出水采用XAD-8/XAD-4树脂联用技术,分析疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物的去除情况,结果表明,UV+TiO2光催化氧化处理工艺都能够长期有效去除印染废水生化出水中的弱疏水物质、疏水物质和非酸疏水物质引起的色度.     

纳米TiO_2多孔微粒阳光催化降解活性艳蓝染料

首次利用高分子悬浮聚合与溶胶-凝胶法相结合的技术,成功地制备不同孔结构的TiO2多孔微粒,并对其光催化降解活性艳蓝KN-R的染料溶液pH、无机阴离子、光强、通空气等影响因素进行了系统研究。结果表明:强酸性条件有利于染料在催化剂表面的吸附,而强碱性条件有利于催化反应的进行;常见无机阴离子Cl-、SO42-,对染料降解有不同程度的抑制作用;染料降解效率随光强增加而提高;光降解动力学结果表明:TiO2多孔微粒对活性艳蓝KN-R染料的光催化降解反应符合一级反应动力学;降解时持续通空气有利于降解效率的提高。实验证明所制得的微粒具有良好的光催化降解效果和重复使用性能。